Metabolisme Mikroba Kel 7

7/26/2019 Metabolisme Mikroba Kel 7

1/27

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam melangsungkan kehidupan, seluruh mahluk hidup memerlukan

energi yang diperoleh dari proses metabolisme. Metabolisme adalah suatu ciri

yang dimiliki makhluk hidup yang merupakan serangkaian reaksi kimia di

dalam sel. Reaksi-reaksi ini tersusun dalam jalur-jalur metabolisme yang rumit

dengan mengubah molekul-molekul melalui tahapan-tahapan tertentu. Secara

keseluruhan metabolisme bertanggung jawab terhadap pengaturan materi dan

sumber energi dari sel. Metabolisme terjadi pada semua mahluk hidup

termasuk kehidupan mikroba.

Metabolisme merupakan keseluruhan reaksi kimia yang terjadi dalam

sel hidup. Dalam metabolisme ada dua fase yaitu katabolisme dan anabolisme.

Sebagian besar katabolisme adalah respirasi seluler di mana glukosa dan

bahan bakar organik yang lain dipecah menjadi karbon dan air dengan

membebaskan energi. Energi yang diperoleh disimpan dalam molekul-molekulorganik dan digunakan untuk melakukan kerja dari sel. ebalikan dari

katabolisme adalah anabolisme, yang merupakan serangkaian reaksi-reaksi

kimia yang membutuhkan energi untuk membentuk molekul-molekul besar

dari molekul-molekul yang lebih kecil, misalnya pembentukan protein dari

asam amino.

!ila dalam suatu reaksi menghasilkan energi maka disebut reaksi

endergonik. egiatan metabolisme meliputi proses perubahan yang dilakukan

untuk sederetan reaksi en"im yang berurutan. #ntuk mempercepat laju reaksi-

reaksi diperlukan en"im-en"im tertentu pada setiap tahapan reaksi.

1 | M e t a b o l i s m e m i k r o b a


2/27

1.2 Rumusan Masalah

!erdasarkan latar belakang, maka masalah dapat dirumuskan sebagai

berikut.

$.%.$ !agaimana pengertian metabolisme mikroba&

$.%.% !agaimana klasifikasi en"im dan mekanisme kerjanya serta

peranannya dalam membantu metabolisme pada mikroba&

$.%.' !agaimana mekanisme mikroba dalam proses metabolisme untuk

memperoleh energi&

1.3 Tujuan

!erdasarkan latar belakang, maka tujuan penulisan adalah sebagai berikut.

$.'.$ Mengetahui dan mendeskripsikan metabolisme mikroba.

$.'.% Mengetahui dan mendeskripsikan klasifikasi en"im dan

mekanisme kerja serta peranannya dalam membantu metabolisme

pada mikroba.

$.'.' Mengetahui dan mendeskripsikan mekanisme mikroba dalam

proses metabolisme untuk memperoleh energi.

1. Man!aat

Setelah membaca makalah ini, mahasiswa diharapkan mampu

memahami metabolisme pada mikroba. Selain itu bagi pembaca akan

dapat memperluas wawasan dan pengetahuan terkait metabolisme

mikroorganisme.

BAB II



3/27

PEMBAHA"AN

2.1 Meta#$l%sme M%kr$#a

Metabolisme berasal dari kata metabole ()unani* yang berarti berubah.

Metabolisme merupakan seluruh peristiwa reaksi-reaksi kimia yang berlangsung

dalam sel makhluk hidup. +roses metabolisme terdiri atas proses perombakan

senyawa-senyawa kimia di dalam sel atau kata#$l%sme yang disertai dengan

pembebasan energi dan proses pembentukan komponen sel atau ana#$l%sme atau

biosintetesis yang memerlukan energi. Di dalam proses tersebut berlangsung

reaksi-reaksi biokimia yang kompleks dengan bantuan en&%m. Dengan demikian

en"im merupakan unit fungsi dalam metabolisme sel. (Ristiati, %.$'%*

nabolisme adalah reaksi atau proses penyusunan senyawa yang

sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks. +ada proses penyusunan ini

diperlukan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa

energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk

mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih

kompleks. /adi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang,

tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang

terbentuk. Energi yang digunakan dalam anabolisme dapat berupa energi cahaya

atau energi kimia. nabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan

fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia dikenal

dengan kemosintesis.

atabolisme adalah reaksi atau proses pemecahan0pembongkaran

senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan

menghasilkan energi yang dapat digunakan organisme untuk melakukan

akti1itasnya. 2ungsi reaksi katabolisme adalah untuk menyediakan energi dan

komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolisme.

Mikroorgaisme misalnya bakteri dapat merubah "at kimia dan energi

radiasi ke bentuk yang berguna untuk kehidupannya melalui proses respirasi,

fermentasi dan fotosintesis. Dalam respirasi, molekul oksigen adalah penerima

elektron utama, sementara dalam fermentasi molekul bahan makanan biasanya



4/27

pecah menjadi dua bagian, dimana yang satu kemudian dioksidasi oleh yang

lainnya. Reaksi-reaksi tersebut diatas diiringi oleh pembentukan denosine

3riphosphate (3+*. 3+ merupakan energi yang digunakan oleh

mikroorganisme dan mahkluk tingkat tinggi dalam aktifitas tubuhnya.

2.2 'las%!%kas% (an Mekan%sme 'erja En&%m

a. 'las%!%kas% En&%m

En"im adalah suatu katalisator biologis yang dihasilkan oleh sel-sel hidup

dan dapat membantu mempercepat reaksi biokimia. (Ristiati, %.$''*.

En"im terdiri atas, bagian yang berupa protein dan bagian lain yang bukan

protein. !agian yang berupa protein biasanya bersifat termolabil atau tidak

tahan panas, yang disebut apoen"im. !agian yang bukan protein adalah

bagian yang aktif. En"im dapat mempercepat terjadinya reaksi biokimia

sehingga energi yang digunakan dalam proses raksi substrat lebih kecil.

Energi ini sering disebut dengan energi akti1asi.

a.1 )%r%*+%r% En&%m ,

1. Sebagai katalis hayati, yaitu kemampuan untuk mempercepat

berlangsungnya proses metabolisme.

2. En"im merupakan senyawa organik yang dihasilkan oleh sel-sel hidup.

3. Merupakan suatu protein.

4. !ekerja secara khusus atau spesifik (bekerja pada substrat yang cocok*5. En"im tidak dapat menentukan arah dari reaksi.

6. En"im tersusun atas dua komponen yaitu bagian protein yang disebut

apoen"im dan bukan protein yang disebut gugus prostetik.

7. Diperlukan dalam jumlah sedikit

8. En"im dapat bertindak sebagai akti1ator dan inhibitor

kti1ator ("at penggiat* merupakan "at yang dapat memacu kegiatan

suatu en"im. da beberapa jenis "at penggiat, seperti ion kobalt,

mangan, magnesium, klor, nikel, dan garam-garam dari logam alkali

dan alkali tanah dalam konsentrasi encer (%4-54*.

6nhibitor ("at penghambat* merupakan "at yang dapat menghambat

kerja en"im. 7ontoh "at penghambat yang terkenal antara lain yodium,

asetat, fluorida, sianida, asida, dan karbon monoksida. da dua macam

inhibitor yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif

9. En"im memiliki % cara kerja yaitu sesuai dengan teori Lock and Key

Theory danInduced Ft Theory.

a.2 "%stem Tatanama En&%m



5/27

3atanama en"im telah diresmikan menurut +ersetujuan 6nternasional dengan

bantuan 7ommission of En"ymes of the 6nternational of !iochemistry. Setiap

en"im memiliki dua nama yaitu nama yang dianjurkan dan nama sistematik.

8ama yang dianjurkan merupakan nama yang mudah dimengerti karena dibuat

dengan cara menambahkan akhiran ase pada nama substratnya. Misalnya en"im

yang membantu mengubah lipid dinamai lipase, en"im yang membantu

mempercepat pengubahan maltose disebut maltase. 8ama sistematik merupakan

nama yang jelas menunjukkan reaksi yang dikatalisnya. !erdasarkan nama

sistematiknya ada 9 kelompok en"im seperti pada tabel berikut

Ta#el I. 'las%!%kas% "%stemat%k En&%m (an Reaks% -ang D%katal%s%s

N$ Nama s%stemat%k en%s reaks% -ang (%katal%s

$ :ksidoreduktase Mempercepat reaksi oksidasi-reduksi misalnya

dehidrogenase,oksidase, dan peroksidase

% 3ransferase Mempercepat pemindahan gugus atom dari satu

senyawa ke senyawa lain misalnya transaminase

' ;idrolase Membantu mempercepat reaksi hidrolisis ikatan ester,

ikatan peptide misalnya lipase, peptidase

< =iase Membantu melepaskan suatu gugusan "at kimia dari

substrat atau menambah suatu gugusan kepada ikatan

rangkap misal dekarboksilasi

5 6somer Reaksi isomerase yaitu membantu mengubah gugusan

dalam molekul sehingga menjadi bentuk isomerik

misal epimerase

9 =igase +embentukan ikatan ko1alen yaitu membantu

mengembangkan % molekul atau lebih menjadi satu.

Reaksi ini memerlukan energi yang berasal dari

ikatan fosfat pada 3+ contoh asetat tiokinase

#. Mekan%sme 'erja En&%m



6/27

#.1 Mekan%sme 'erja En&%m

En"im sebagai suatu katalisator biologis (biokatalisator* akan

bergandengan dan menyatu dalam suatu substrat yang sesuai membentuksuatu kompleks en"im-substrat. +roses terbentuknya kompleks en"im-

substrat ini diakibatkan oleh adanya sisi aktif yang dapat mengait substrat

yang sesuai. Reaksi en"imatis berlangsung apabila substrat tersedia dan

bagian sisi aktif en"im dalam keadaan kosong. Substrat memasuki bagian

sisi aktif en"im dan bagian sisi aktif tersebut mengalami perubahan bentuk

dengan mengelilingi substrat. emudian terbentuklah ikatan lemah en"im-

substrat. Di dalam sisi aktif, substrat diubah menjadi produk, selanjutnya

dilepaskan dari en"im. !egitu seterusnya sampai bagian sisi aktif tersebut

dapat ditempati oleh substrat yang lain.

En"im bekerja dengan beberapa mekanisme yaitu

$. Menurunkan energi akti1asi dengan menciptakan suatu lingkungan yang

mana keadaan transisi terstabilisasi. 7ontohnya mengubah bentuk substratmenjadi konformasi keadaan transisi ketika terikat dengan en"im.

%. Menurunkan energi dalam keadaan transisi tanpa mengubah bentuk

substrat dengan menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan

yang berlawanan dengan keadaan transisi.

'. Menyediakan lintasan reaksi alternatif. 7ontohnya bereaksi dengan

substrat sementara waktu untuk membentuk kompleks en"im-substrat

antara.


7/27

Mekanisme kerja en"im dapat dijelaskan dengan dua hipotesis, yaitu hipotesis

gembok dan anak kunci !Lock and Key" dan hipotesis kecocokan yang

terinduksi !Induced Ft".

1. ;ipotesisLock and Key

Menurut hipotesis yang dikemukakan oleh Emil 2ischer ($>?>*,

bagian sisi aktif en"im mempunyai bentuk spesifik dan tidak fleksibel.

Suatu en"im hanya dapat ditempati oleh substrat tertentu saja. En"im dan

substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang

masuk dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan

energi akti1asi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan

melepaskan produk serta en"imnya. ;al ini menyebabkan en"im disebut

bekerja secara spesifik.

@ambar $. Mekanisme kerja en"im berdasarkanLock and Key Theory

Sumber http00waynesword.palomar.edu0images0en"yme5.gif

2. ;ipotesisInduced Ft

Menurut hipotesis ini, bagian sisi aktif en"im bersifat fleksibel terhadap

substrat yang masuk. pabila ada substrat yang masuk ke bagian sisi aktif,

maka bagian ini mengalami perubahan bentuk mengikuti substrat. etika

produk sudah terlepas dari kompleks, selanjutnya en"im tidak aktif

http://waynesword.palomar.edu/images/enzyme5.gifhttp://waynesword.palomar.edu/images/enzyme5.gif


8/27

menjadi bentuk yang lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi

dengan en"im tersebut.

@ambar %. Mekanisme kerja en"im berdasarkanInduced Ft TheorySumber http00www.classhelp.info0!iology0!iochemistry0En"yme.jpg

Sisi aktif bersifat fleksibel dalam menyesuikan struktur substrat, sehingga

ikatan antara en"im dan substrat dapat berubah menyesuaikan dengan substrat.

#.2 /akt$r -ang Mem0engaruh% 'erja En&%m

2aktor-faktor yang berpengaruh pada kerja en"im adalah suhu, p;, "at

penghambat (inhibitor*, konsentrasi substrat dan hasil akhir.

$. Suhu

+eningkatan suhu dapat meningkatkan kecepatan reaksi sampai batas suhu

tertentu. ;al ini disebabkan jika molekul bergerak lebih cepat, maka

substrat juga berikatan lebih cepat pada sisi aktif. Setelah melewati batas

suhu tertentu, en"im mengalami denaturasi atau kerusakan.

%. Derajat easaman (p;*

En"im bekerja optimal pada p; tertentu, umumnya pada p; netral. +ada

kondisi asam atau basa, kerja en"im terhambat. gar en"im dapat bekerja

secara maksimal, pada penelitian0percobaan yang menggunakan en"im,

kondisi p; larutan dijaga agar tidak berubah, yaitu dengan menggunakan

larutan penyangga (buffer*.


eterangan

$ Sisi aktif

!$ Substrat

!% Substrat


9/27

'. Aat +enghambat (6nhibitor*

Aat yang dapat menghambat kerja en"im disebut inhibitor. Aat tersebut

memiliki struktur seperti en"im yang dapat masuk ke substrat atau ada

yang memiliki struktur seperti substrat sehingga en"im salah masuk ke

penghambat tersebut. ;ambatan en"im dapat dikelompokkan ke dalam

tipe re1ersible (dapat balik* dan non-re1ersible (tidak dapat balik*.

6nhibitor re1ersibel adalah "at penghambat yang tidak berkaitan secara

kuat dengan en"im, sedangkan inhibitor irre1ersible merupakan

penghambat yang berkaitan dengan sisi aktif en"im secara kuat sehingga

tidak dapat terlepas. ;ambatan re1ersible dibagi menjadi inhibitor

kompetitif dan non kompetitif. 6nhibitor kompetitif merupakan senyawa

kimia yang menyerupai substrat yang dapat bereaksi dengan sisi aktif

en"im. /ika sisi aktif en"im sudah terisi oleh inhibitor kompetitif, maka

substrat tidak dapat berikatan dengan en"im. #ntuk mengatasi hal ini,

jumlah substrat harus ditingkatkan sehingga substrat mempunyai

kesempatan dalam bersaing memperebutkan sisi aktif en"im. 6nhibitor

nonkompetitif merupakan senyawa kimia yang menghambat kerja en"im

dengan melekat pada bagian selain sisi aktif. ;al ini menyebabkan

terjadinya perubahan bentuk en"im. kibatnya bagian sisi aktif en"im sulit

berikatan dengan substrat dan en"im tidak dapat mengubah substrat

menjadi produk.


10/27

Mikroba untuk mendapatkan energi melakukan berbagai macam cara

metabolisme misalnya dengan cara fermentasi, respirasi, aerobik maupun

anaerobik dan fotosintesis

1 Res0%ras%

Respirasi merupakan proses disimilasi, yaitu proses penguraian "at

yang membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam suatu senyawa

organik. Dalam proses ini, terjadi pembongkaran suatu "at makanan

sehingga menghasilkan energi yang diperlukan oleh organisme tersebut.

Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil, terjadi pelepasan

energi, reaksinya disebut ek#or$enk. Respirasi merupakan salah satu dari

reaksi katabolik. !erdasarkan kebutuhan terhadap oksigen bebas, respirasi

dibedakan atas dua macam, yaitu

Respirasi aerob% yaitu respirasi yang membutuhkan oksigen bebas.

+ada proses ini, oksigen merupakan senyawa penerima hidrogen akhir.

Respirasi anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen

bebas. +ada proses ini, senyawa seperti asam piru1at dan asetaldehid

berfungsi sebagai penerima hidrogen terakhir.

A. Res0%ras% Aer$#Respirasi secara aerob, terjadi didalam sitoplasma dan berlangsung melalui

empat tahap, yaitu

$. @likolisis

@likolisis merupakan pengubahan glukosa menjadi piru1at dan 3+ tanpa

membutuhkan oksigen. +roses glikolisis terdiri atas $ tahap, yaitu

3ahap $

@lukosa yang masuk kedalam sel mengalami fosfolirasi dengan bantuan

en"im heksokinase dan menghasilkan glukosa 9-fosfat. #ntuk keperluan

ini 3+ diubah menjadi D+ agar diperoleh energi.

3ahap %

@lukosa 9-fosfat diubah oleh en"im fosfoglukoisomerase menjadi bentuk

isomernya berupa fruktosa 9-fosfat.

3ahap '

Dengan menggunakan energi hasil perubahan 3+ menjadi D+, fruktosa

9-fosfat diubah oleh en"im fosfofruktokinase menjadi fruktosa $,9-bifosfat

3ahap


11/27

3ahap 5

3erjadi perubahan reaksi bolak balik antara dihidroksi aseton fosfat dengan

gliseraldehid fosfat sehingga akhirnya hanya gliseraldehid fosfat saja yang

digunakan untuk reaksi berikutnya.3ahap 9

Melalui bantuan en"im triosofosfat dehidrogenase, terjadi perubahan dari

gliseraldehid fosfat menjadi $,'-bifogliserat. Dalam tahap ini juga terjadi

transfer elektron sehingga 8D berubah menjadi 8D;, serta pengikatan

fosfat anorganik dari sitoplasma.

3ahap

3erjadi perubahan dari $,'-bifogliserat menjadi '-fosfogliserat dengan

bantuan en"im fosfogliserokinase. +ada tahap ini juga terjadi pembentukan

dua molekul 3+ dengan menggunakan gugus fosfat yang sudah ada pada

reaksi sebelumnya.

3ahap >

3erjadi perubahan '-fosfogliserat menjadi %-fosfogliserat karena en"im

fosfogliseromutase memindahkan gugus fosfatnya.

3ahap ?

3erjadi pembentukan fosfoenol piru1at (+E+* dan %-fosfogliserat dengan

bantuan en"im enolase, sekaligus juga terjadi pembentukan % molekul air.

3ahap $

3erjadi perubahan fosfoenol piru1at (+E+* menjadi asam piru1at dengan

en"im piru1atkinase, serta terjadi pembentukan % molekul 3+

Dengan demikian, pada akhir glikolisis dihasilkan % molekul asam piru1at

yang berkarbon ', % 3+ dan % 8D; dari setiap perubahan $ molekul glukosa.

%. Dekarboksilasi :ksidatif sam +iru1at

Dekarboksilasi oksidatif asam piru1at berlangsung didalam mitokondria

dan merupakan reaksi kimia yang mengawali siklus rebs. Dalam

peristiwaini terjadi perubahan asam piru1at menjadi molekul asetil-o.

setil o merupakan senyawa berkarbon dua. Dalam dua peristiwa ini

juga dihasilkan satu molekul 8D; untuk setiap pengubahan molekul

asam piru1at menjadi asetil-o.

'. Siklus rebs (Daur sam Sitrat*

ondisi aerob dalam organisme berlangsung pada dua tahapan berikutnya,

yaitu siklus rebs dan transpor elektron. +ada organisme eukariotik,



12/27

proses ini berlangsung pada matriks dalam mitokondira sedangkan pada

prokariotik, berlangsung dalam sitoplasma. 3ahapan siklus rebs adalah

sebagai berikut

sam piru1at dari proses glikolisis, selanjutnya masuk ke siklus

rebs setelah bereaksi dengan 8D (8ikotinamida adenine

dinukleotida* dan ko-en"im atau o-, membentuk asetil o-.

Dalam proses ini, 7:% dan 8D; dibebaskan. +erubahan

kandungan 7 dari '7 (asam piru1at* menjadi %7 (asetil o-*.

Reaksi antara asetil o- (%7* dengan asam oksalo asetat (


13/27

penambahan gugus posfat anorganik ke molekul D+. Dalam transpor

elektron, yang menjadi penerima elektron terakhir adalah oksigen

sehingga pada akhir peristiwa ini terbentuk :. 8D; dan 2D; dalam

transpor elektron berfungsi sebagai senyawa pereduksi yangmenghasilkan

ion hidrogen. Setiap molekul 8D; yang memasuki rantai transpor

elektron akan menghasilkan ' molekul 3+, dan setiap molekul 2D

akan menghasilkan % molekul 3+.

Res0%ras% anaer$#%k

+ada umumnya respirasi selalu menggunakan oksigen, tetapi beberapa

mikroba dapat pula melakukan respirasi tanpa menggunakan oksigen dari luar

tetapi menggunakan bahan anorganik dalam substrat. !ahan- bahan anorganik ini

bertindak sebagai aseptor elektron terakhir.

Mikroba yang melakukan respirasi anaerobik menghasilkan energi yang

lebih sedikit bila dibandingkan dengan mikroba yang melakukan respirasi aerobik,

tetapi biasanya menghasilkan energi lebih banyak dari pada mikroba yang

melakukan fermentasi.

Meta#$l%sme l%t$tr$!%k atau aut$tr$!%k

+ada respirasi anaerobik senyawa-senyawa anorganik dapat digunakan

sebagai aseptor elektron, maka beberapa bakteri dapat menggunakan senyawa-

senyawa anorganik sebagai donor elektron. Metabolisme semacam ini disebut

metabolisme litotrofik, sedangkan metabolisame yang menggunakn senyawa

organik sebagai donor elektron disebut metabolisme organotrofik. Senyawa-

senyawa anorganik yang dapat digunakan oleh bakteri lototrofik sebagai donor

elektron misalnya senyawa nitrogen, nitrit, sulfur, besi dan kadang-kadang gas

hidrogen. !akteri-bakteri ini biasanya menggunakan karbondioksida sebagai

sumber utama 7. 7ontoh dari beberapa bakteri litotrofik yang menggunakan

senyawa anorganik misalnya bakteri nitrifikasi, bakteri sulfur, dan bakteri besi.

Bakter% n%tr%!%kas% terdiri dari % jenis yaitu 'tro#omona# #(, yang

mengoksidasi amonia menjadi nitrit, dan 'trobacter #(, yang

mengoksidasi nitrit menjadi nitrat sebagai berikut

% 8;' ' :% % 8:%- % ; % ;%:


Nitrosomonas


14/27

(monia* (8itrit*

% 8:%- :% % 8:'

-

(86trit* (8itrat*

Bakter% sul!ur tidak berwarna misalnya Thobacllu# #(% dapat

mengoksidasi beberapa senyawa yang mengandung sulfur misalnya

% ;%S :%F % S % ;%:

!akteri sulfur yang lain misalnya )e$$atoa #(, dan Thothr* #( dapat

menyimpan sulfur di dalam selnya sebagai hasil oksidasi dari ;%S. /ika persediaan

;%S habis maka sulfur persediaan tersenut akan digunakan untuk metabolisame

dan dioksidasi menjadi sulfat

Bakteri besi termasuk Ferrobacllu# #( dapat mengoksidasi besi fero

menjadi ferri sebagai berikut

< 2e% < ; :%F < 2e'

% ;%:

1 /$t$s%ntes%s

2otosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan "at makanan

karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang

mengandung "at hijau daun atau klorofil. Selain tumbuhan berklorofil,

makhluk hidup non-klorofil lain yang berfotosintesis adalah alga dan beberapa

jenis bakteri. :rganisme ini berfotosintesis dengan menggunakan "at hara,

karbon dioksida dan air serta bantuan energi cahaya matahari.

3erjadi pada algae, tumbuhan dan beberapa prokariotik

$. 3erdiri atas % reaksi utama +hotophosphorylation (reaksi terang* dan

fiksasi karbon dioksida (reaksi gelap*.

a. +hoto(ho#(horylaton(Reaksi terang*

+ada reaksi terang, cahaya mengenai klorofil a yang menyebabkan

elektron tereksitasi sehingga mempunyai energi lebih tinggi. Dalam satu

rangkaian reaksi kimia, energi tersebut diubah menjadi 3+ dan 8D+;.

ir terurai dan melepaskan oksigen sebagai satu produk reaksi. 3+ dan

8D+; digunakan untuk membuat karbohidrat pada reaksi gelap.

b. 2iksasi arbon Dioksida (Reaksi @elap*


Nitrobacter


15/27

2iksasi karbon dikenal sebagai reaksi gelap. Enam molekul gas

asam arang masuk ke dalam sel melalui stomata dan diikat oleh ribulosa

bifosfat (Ru!+*. Ru!+ merupakan suatu senyawa berkarbon 5 yang

diubah menjadi satu molekul gula. +eristiwa ini terjadi di dalam stroma

dan telah diperkenalkan oleh Mel1in 7al1in sehingga selanjutnya dikenal

dengan siklus 7al1in.

+ada kelompok bakteri dapat dibedakan atas ano*y$enc dan o*y$enc

(hoto#ynthe##.

$. ,no*y$enc +hoto#ynthe##

+roses fotosintesis yang tidak menghasilkan :% dan ;%S berperan sebagai

donor elektron.,no*y$enc (hoto#ynthe##ditemukan pada

-reen #ul&ur bactera(e.g. hlorobum*

-reen non#ul&ur bactera(e.g. hloro&le*u#*

+ur(le #ul&ur bactera(e.g. hromatum*

+ur(le non#ul&ur bactera(e.g./hodobacter*

Donor Electron ber1ariasi

;%S atau senyawa organik pada$reen dan(ur(le #ul&ur bactera.

;% atau senyawa organik pada$reen and(ur(le non#ul&ur bactera.

;anya memiliki satu fotosistem

+ada green bacteria, photosystem sama dengan +S6.

+ada purple bacteria, photosystem sama dengan +S66.

2ungsi utama adalah menghasilkan 3+ melalui cyclc (hoto(ho#(horylaton.

%. 0*y$enc (hoto#ynthe##

+roses fotosintesis yang menghasilkan :% dan ;%S berperan sebagai donor

elektron.



16/27

Ditemukan pada 7yanobacteria (blue$reen al$ae* dan organisme eukariotik yang

memiliki kloroplas.

Donor electron adalah ;%: teroksidasi membentuk :%, Melalui % fotosistem

yaitu +S6 dan +S66, 2ungsi umum menghasilkan 8D+; dan 3+ untuk fiksasi

karbon.

Pem#entukan ATP

Energi yang dihasilkan oleh sel dengan cara pemecahan substrat atau

katabolisme kemudian dapat digunakan untuk melaksanakan reaksi-reaksi

biosintesis di dalam sel. Energi yang dihasilkan tersebut sebagaian besar terdapat

dalam bentuk ikatanG-ikatan kimia yang mempunyai energi tinggi. Salah satu

gugusan kimia yang mempunyai energi tinggi adalah 3+. Didalam sintesis

biologi 3+ digunakan untuk menyimpan atau mengangkut energi, oleh karena itu

dapat digunakan sebagai sumber tenaga didalam metabolisme. +ada mikroba

terdapat tiga macam mekanisme dasar pembentukan 3+ yaitu sebagai berikut

$. 2osforilasi tingkat substrat

%. 2osforilasi oksidatif

'. 2osforilasi fotosintetik

/$s!$r%las% t%ngkat su#strat ialah pembentukan 3+ dengan cara

pemberian gugus fosfat oleh substrat terfosforilasi kepada molekul D+. Misalnya

pada perubahan $,' difosfogliserat menjadi ' fosfogliserat, maka D+ menerima

gugus fosfat sehingga membentuk 3+.

/$s!$r%las% $ks%(at%!ialah pembentukan 3+ yang terjadi ketika elektron

berpindah dari satu pembawa ke pembawa elektron yang lain dalam sistem

transfor electron (E3SG electron transport system*. /alur terakhir produksi energi

dari respirasi sel secara aerob adalah 2osforilasi :ksidatif. +roses ini merupakan

rangkaian transfer energi dari elektron dan proton yang terikat pada 8D; dan

2D; hasil reaksi glikolisis dan siklus krebs. +roses ini dikenal sebagai Elektron

3ransport System (E3S*.

+roses E3S ini berlangsung di mitokondria. Mitokondria terdiri dari %

membran yaitu membran luar yang membungkus mitokondria dan membran

dalam mitokondria yang terdiri dari lipatan-lipatan membran. Reaksi E3S

berlangsung pada membran dalam mitokondria. Struktur dari membran dalam



17/27

mitokondria terdapat kompleks en"im yaitu 7ompleH 6, 7ompleH 66, 7ompleH 666,

7ompleH 6I, dan sub unit protein yang mengikat 3+ sintase. +roduksi 3+

merupakan suatu bentuk reaksi yang berlangsung secara beruntun.

Elektron yang dibawa oleh 8D; memasuki reaksi en"im pada 7ompleH

6. Energi berupa electron selanjutnya ditangkap oleh 7o en"im J. Elektron

dari 2D;%memasuki 7ompleH 66 yang kemudian ditangkap oleh 7oen"im J. 7o

en"im J mentransfer elektrok ke 7ompleH 666. +ada 7ompleH 666 electron

kembali lepas dan kemudian ditangkap oleh cytochrome c. 7ytochrome c

memindahkan electron ke 7ompleH 6I. +ada posisi 7ompleH 6I electron

ditransfer ke :ksigen.

!ersama dengan pelepasan elektron pada compleH 6, 666, dan 6I proton (;*

dipompakan ke ruang intermembran. Membran dalam mitokondria secara umum

tidak permeable terhadap ion khususnya proton, sehingga proton yang dilepaskan

akan menumpuk di ruang intermembran dan menimbulkan selisih potensial

elektrokimia. Selisih potensial elektrokimia menyebabkan proton bergerak

melewati kompleks 2-2$ yang memiliki en"im 3+ sintetase. +roton yang

mengalir melalui kompleks 2-2$ menyebabkan pembentukan 3+ dari D+ +i

dengan bantuan 3+ sintetase.

Elektron yang terbentuk pada 7ompleH 6I ditransferkan ke

senyawa :%sehingga terbentuk :%- +eristiwa ini diikuti dengan penangkapan dua

proton yang dipompakan melalui 2-2$ sehingga terbentuk $ molekul senyawa

;%:. +ada respirasi anaerobik, aseptor elektron terakhir bukan oksigen melainkan

senyawa lain seperti nitart, sulfat, asetat, atau karbondioksida. 8amun senyawa-

senyawa ini biasanya tidak dapat langsung digunakan sebagai aseptor karena ini

senyawa-senyawa ini biasanya direduksi terlebih dahulu oleh bakteri sehinggadapat menerima elektron hasil elektron transfer.

/$s!$r%las% !$t$s%ntet%k ialah pembentukan 3+ dengan menggunakan

energi yang dibawa elektron yang berasal dari klorofil. +embentukan 3+ persis

sama dengan pembentukan 3+ pada fosforilasi oksidatif kecuali bahwa pada

2osforilasi fotosintetik energi cahaya matahari digunakan untuk mengoksidasi

molekul klorofil srhingga melepaskan elektron. Elektron yang terlepas akan

berpindah dari satu pembawa electron yang lain sehingga dibebaskan energi yang



18/27

dapat dipakai untuk mensintesis 3+. +roses pembentukan 3+ dengan cara ini

disebut dengan 2osforilasi fotosintetik atau fotofosforilasi. 2otofosforilasi

dibedakan menjadi % yaitu fotofosforilasi siklik dan nonsiklik.

Pa(a !$t$!$s!$r%las% s%kl%k, oleh pengaruh sinar matahari dan hasil reaksi

fotokimia elektron-elektron dilepaskan dari klorofil sehingga klorofil menjadi

bermuatan positif. Elektron-elektron yang dilepaskan tersebut ditangkap oleh E3S

dan melalui E3S elektron kembali lagi ke klorofil sehingga klorofil dapat

mengulangi pekerjaannya kembali. +embawa electron di dalam E3S adalah

sitokrom yang serupa dengan sitokrom yang digunakan di dalam proses respirasi.

-ambar 7 klu# &oto&o#&orla# #klk

umber:htt(.$oo$le.com#earch$ambar: &oto&o#&orla# #klk

;#ourcede7;rl#com.mcro#o&ten


19/27

Semua sel eukariotik dan sebagaian besar bakteri menjalankan proses

metabolism yang bersifat khemoorganotropik yaitu mengoksidasi bahan organik

sebagai sumber energinya. Dalam oksidasi bahan organik, sebagaian energi yang

dibebaskan disimpan dalam bentuk 3+ yang disintesis melalui fosforolasi

tingkat substrat ataupun secara fofoforilasi oksidatif. !ahan organik yang

digunakan terutama sekali adalah karbohidrat karena banyak mengandung energi

yang dapat dipakai ntuk mensisntesis 3+. $ molekul glukosa yang dioksidasi

menjadi 7:%dan air dapat menghasilkan '> 3+.

-ambar 8 kema &oto&o#&orla# non #klk

umber htt(.$oo$le.com#earch$ambar: &oto&o#&orla# non#klk



20/27

3./ermentas%

:rganisme anaerobik juga menghasilkan energi, yaitu melalui reaksi-

reaksi yang disebut fermentasi yang menggunakan bahan organik sebagai donor

dan aseptor elektron. !akteri anaerobik fakultatif dan bakteri anaerobik obligat

menggunakan berbagai macam fermentasi untuk mengghasilkan energi. Salah satu

yang khas adalah fermentasi laktat oleh bakteri streptococcus lactis dan

fermentasi etanol oleh saccharomyeces cereviceae

/ermentas% laktat

-ambar 9 &ermenta# laktat

umber, htt(.$oo$le.com#earch$ambar: &ermenta# laktat



21/27

-ambar &ermenta# etanol

Sumber htt(.$oo$le.com#earch$ambar: &ermenta# etanol



22/27

mengalami reaksi fosforilasi yaitu penambahan gugus fosfat dengan bantuan

en"im heksokinase glukokinase dan menghasilkan senyawa glukosa 9 fosfat.

Dalam reaksi fosforilasi ini 3+ diperlukan sebagai donor fosfat sehingga 3+

akan dipecah menjadi D+ dan disertai dengan hilangnya energi bebas sebagai

panas.

Selanjutnya senyawa glukosa 9 fosfat akan diubah menjadi fruktosa 9-

fosfat dengan bantuan en"im fosfoheksosa isomerase yang melibatkan suatu

reaksi isomerasi aldosa-ketosa. En"im ini hanya bekerja pada anomer K glukosa 9

fosfat. Reaksi ini kemudian diikuti oleh proses fosforilasi lain dengan 3+ dan

dikatalisis oleh en"im fosfofruktokinase menjadi fruktosa $-9 bisfosfat. 2ruktosa

$-9 bisfosfat akan dipecah oleh en"im aldolase menjadi % senyawa triosa fosfat

yaitu Dihidroksiaseton fosfat dan gliseraldehid ' fosfat. +ada tahapan ini tidak

terbentuk 3+ dan reaksiLreaksi yang terjadi merupakan reaksi yang dikatalis

dengan en"im.

3ahap kedua gliseraldehid '-fosfat mengalami oksidasi menjadi $-'

bisfosfogliserat. Senyawa dihidroksiaseton fosfat mengalami interkon1ersi dengan

en"im fosfotriosa isomerase sehingga senyawa ini juga dapat dioksidasi menjadi

$-' bisfosfogliserat melalui jalur glseraldehid ' fosfat.

+roses oksidasi gliseraldehid ' fosfat dikatalisis oleh en"im gliseraldehid '

fosfat dehidrogenase, yang merupakan en"im yang bergantung pada 8D. En"im

ini mempunyai rumus bangun yang terdiri atas empat polipeptida (monomer*

identik sehingga membentuk tetramer. +ada setiap polipeptidanya, terdapat empat

gugus S; yang berasal dari residu sistein di dalam rantai polipeptida, satu gugus

S; terletak pada sisi aktif en"im. substrat mula-mula akan bergabung dengan

gugus S; ini sehingga terbentuk senyawa tiohemiasetal yang kemudian diubahmenjadi senyawa ester tiol berenergi tinggi melalui oksidasi. tom hydrogen yang

dikeluarkan dalam oksidasi ini dipindahkan ke senyawa 8Dyang terikat pada

en"im. 8D; yang terbentuk pada en"im ini tidak berikatan seerat

ikatan 8Ddengan en"im sehingga 8D; ini mudah digantikan

oleh 8Dlain. Selanjutnya melalui proses fosforilasi, fosfat anorganik

ditambahkan pada senyawa gliseraldehid ' fosfat sehingga terbentuk $-'

bisfosfogliserat, dan en"im bebas dengan gugus S; kembali dibebaskan. ;asil



23/27

akhir dari fosforilasi ini adalah terbentuknya gugus fosfat yang terikat pada posisi

$ senyawa $-' bisfosfogliserat.

+roses selanjutnya adalah pembentukan 3+ dari D+ dan gugus fosfat

pada posisi$ senyawa $-' bisfosfogliserat dengan dikatalisis oleh fosfogliserat

kinase. Senyawa $-' bisfosfogliserat berubah menjadi senyawa '-fosfogliserat.

Dlam proses ini dihasilkan dua molekul 3+ per molekul glukosa karena sertiap

molekul glukosa yang menjalani glikolisis menghasilkan dua molekul triosa

fosfat. Senyawa '-fosfogliserat yang terbentuk diubah menjadi %-fosfogliserat

oleh en"im fosfogliserat mutase.

3ahap berikutnya dikatalisis oleh en"im enolase dan melibatkan dehidrasi

serta pendistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan 1alensi fosfat

pada posisi % ke status berenergi tinggi sehingga terbentuk fosfoenolpiru1at.

2osfat berenergi tinggi pada fosfoenolpiru1at dipindahkan kepada D+ oleh

en"im piru1at kinase sehingga menghasilkan % 3+ per molekul glukosa. ;asil

akhir dari @likolisis adalah terbentuknya % senyawa +iru1at per molekul glukosa.

Dalam proses glikolisis ini total senyawa 3+ yang dihasilkan adalah < molekul,

sedangkan 8D; yang dihasilkan adalah % molekul.

Senyawa piru1at ini merupakan senyawa intermediet yang penting. !ila

terdapat oksigen senyawa piru1at dapat digunakan dalam proses respirasi dan

masuk ke dalam siklus 3ricarboHylic cid 7ycle (37* sedangkan bila tidak

terdapat oksigen, bakteri dapat menggunakan senyawa piru1at untuk melakukan

fermentasi menghasilkan lebih banyak 3+ (tahapan ketiga*.



24/27

BAB III

PENUTUP

3.1 "IMPULAN

Dari beberapa penjelasan diatas, adapun kesimpulannya adalah sebagai berikut

$. Metabolisme berasal dari kata metabole ()unani* yang berarti berubah.

eseluruhan proses kimiawi suatu organism disebut metabolisme.

Metabolisme merupakan akti1itas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel

hidup. +ada metabolisme sel, bahan dan energi diperoleh dari lingkungan

sel, yang berupa cairan.%. En"im adalah biokatalisator, yang artinya dapat mempercepat reaksi-reaksi

biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia. En"im terdiri atas,

bagian yang berupa protein dan bagian lain yang bukan protein. Dan

adapun ciri-ciri en"im adalah sebagai berikut sebagai katalis hayati,

Merupakan suatu protein, !ekerja secara khusus atau spesifik, Diperlukan

dalam jumlah sedikit, En"im dapat bertindak sebagai akti1ator dan

inhibitor.



25/27

'. Mikroba untuk mendapatkan energi melakukan berbagai macam cara

metabolism misalnya dengan cara fermentasi, respirasi, aerobik maupun

anaerobic dan fotosintesis. Res0%rasi dapat juga disebut osidatif

phophorilation, yang berarti fosforilasi yang menyertakan reaksi oksidatif

atau memerlukan adanya oksigen atau senyawa lain sebagai aseptor

electron, /$t$s%ntes%s mengandung suatu urutan reduksi-oksidasi, yang

menunjukkan bahwa karbondioksida tereduksi membentuk karbohidrat

dengan menggunakan sejenis donor hidrogen yang terakti1asi oleh cahaya

(reaksi terang*, /ermentas%adalah suatu reaksi oksidasi-reduksi di dalam

sistem biologi yang menghasilkan energi, dimana sebagai donor dan

aseptor electron digunakan senyawa organic. Senyawa organi yang biasa

digunakan adalah karbohidrat dalam bentuk glukosa. Energi dalam sel

yang berupa 3+ terbentuk dari proses fermentasi, respirasi, dan

fotosintesis. 2ermentasi disebut juga fosforilasi tingkat substrat,

menghasilkan energi dari reaksi reduksi-oksidasi substrat yang melepas

fosfat dan digunakan untuk membentuk 3+. Respirasi dibedakan menjadi

respirasi aerobik dan respirasi anaerobik, tergantung aseptor elektron

akhirnya. +ada proses respirasi, energi terbentuk dari reaksi pompa

elektron dan kerja en"im 3+ sintase. Selain dua metabolisme

pembentukan energi di atas, terdapat beberapa bakteri yang dapat

melakukan fotosintesis untuk menghasilkan 3+.

3.2 "aran

ami berharap dengan dibuatnya makalah ini, dapat meningkatkan

pengetahuan dan pemahaman pembaca mengenai metabolisme mikroba.

Sehingga dengan makalah ini para pembaca lebih termoti1asi dalam

meningkatkan pemahaman mengenai proses metabolisme mikroba pada

khususnya.



26/27

DA/TAR PU"TA'A

7ampbell, 8.., /.!. Reece, =.. #rry, M.=. 7hain, S.. asserman, +.I.

Minorsky, and R.!. /ackson. %$$. am(bell )olo$y. ?th Edition. !enjamin7ummings. San 2rancisco.

Madigan, M.3., /.M. Martinko, D.. Stahl, and D.+. 7lark. %$%.)rock )olo$y

o& =croor$an#m#. $'th Edition. !enjamin 7ummings. San 2rancisco.

Ristiati, 8i +utu. %. +en$antar =krobolo$


27/27

Metabolisme Mikroba Kel 7

Documents

Transcript of Metabolisme Mikroba Kel 7